[发明专利]一种提高铬钼合金性能的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别是涉及一种提高铬钼合金性能的热处理工艺。

背景技术

模具成型工业因其效率高、成本低、节约材料等特点而飞速发展，由此带动了模具钢的发展。同时，随着塑料制品业的发展，塑料模具钢的市场需求量稳定增长，其需求量已占模具钢总需求量的65%，并将进一步持续增长。我国塑料模具钢发展较晚，目前还缺乏塑料模具的专用钢种，主要依赖进口模具钢材。因此，开发出性能稳定的国产模具钢是亟待解决的问题。3Cr2Mo模具钢具有良好的综合力学性能，优异的淬透性和抛光性，作为塑料模具钢应用广泛。如果能获得更加稳定的性能，充分发挥其潜在的优势，使其硬度和冲击韧性性能有待更进一步的提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种提高铬钼合金性能的热处理工艺，硬度更高，冲击韧性更好，以克服现有技术问题的不足。

本发明采用的技术方案是：一种提高铬钼合金性能的热处理工艺，包括以下步骤：

（1）配料：3Cr2Mo钢；

（2）淬火：淬火温度为830~950℃；

（3）回火：回火温度为480~680℃，回火时间为1~9h。

所述步骤（2）或（3）中采用管式电阻炉进行淬火和回火工艺。

所述步骤（2）中采用900℃淬火。

所述步骤（3）中采用600℃回火，回火时间3h。

本发明有益效果：与现有技术相比，效果如下：

随着淬火温度的升高，3Cr2Mo模具钢硬度先升高，后趋于平缓，最后出现下降趋势，冲击韧度呈现先增高后降低的趋势，3Cr2Mo模具钢硬度随着回火温度和回火时间的增加而呈下降趋势，冲击韧度随回火温度和回火时间的增加呈上升趋势，经900℃淬火，600℃回火3h后，3Cr2Mo模具钢冲击韧度最好，硬度也高。

具体实施方式

一种提高铬钼合金性能的热处理工艺，包括以下步骤：

（1）配料：3Cr2Mo钢；

（2）淬火：淬火温度为830~950℃；

（3）回火：回火温度为480~680℃，回火时间为1~9h。

所述步骤（2）或（3）中采用管式电阻炉进行淬火和回火工艺。

所述步骤（2）中采用900℃淬火。

所述步骤（3）中采用600℃回火，回火时间3h。

采用上述一种提高铬钼合金性能的热处理工艺，可以得出如表1所示的淬火温度与3Cr2Mo钢硬度和冲击韧度的关系。可以看出，淬火温度低于830℃时，3Cr2Mo模具钢表面硬度随淬火温度的升高而升高。淬火温度介于830~950℃之间时，硬度曲线趋于平缓，约为57HRC。淬火温度高于950℃时，硬度出现下降趋势。同时，试样的冲击韧度随淬火温度的升高先增大后减小，在淬火温度为900℃时出现最大值。随着淬火温度的增加，残余奥氏体量增加，残余奥氏体分布在板条马氏体之间，对裂纹扩展起阻碍作用，有助于冲击韧度的提高。但是，随着淬火温度的继续升高，板条马氏体粗化，其影响作用大于残余奥氏体增加对冲击韧度的影响，冲击韧度出现下降。

采用上述一种提高铬钼合金性能的热处理工艺，可以得出如表2为回火温度与3Cr2Mo钢硬度和冲击韧度的关系。可以看出，3Cr2Mo钢的硬度随回火温度的升高而呈下降趋势。这是由于随着回火温度的升高，马氏体中的碳含量降低，同时碳化物弥散析出，聚集长大，数量减少。长大的碳化物与基体失去共格关系，减弱了增强效应，强度下降。另外，冲击韧度随回火温度的升高呈增大的趋势。回火温度较低时，冲击韧度增加缓慢，随着回火温度的提高，冲击韧度曲线斜率变大，冲击韧度增加速度变快。在回火温度较低时，残余奥氏体发生分解较少，其阻滞裂纹扩展的作用较强，同时碳化物从马氏体中弥散析出，消除了淬火应力，从而提高了冲击韧度。随着回火温度的进一步提高，α相开始发生回复与再结晶，3Cr2Mo模具钢韧性大大提高。虽然温度升高加速了残余奥氏体的分解，碳化物开始在板条状马氏体间析出，使晶界的断裂强度降低，失去了阻滞裂纹扩展的作用，冲击韧度降低。但是在两者共同作用下，回复与再结晶因素占主导地位，冲击韧度上升加快。